Interview met een expert:Dr. Alvaro Goyanes van FabRx

Een van de meest intrigerende ontwikkelingen op het gebied van additive manufacturing van de afgelopen jaren was in de farmaceutische sector:het gebruik van 3D-printers om medicatie in tabletvorm te genereren. We waren vereerd om met een van de pioniers van deze technologie, Dr. Alvaro Goyanes, om de tafel te zitten om het begin, de vooruitgang die het heeft gemaakt en wat we mogen verwachten van zijn lopende onderzoek bij FabRx in de komende jaren te bespreken.

Hoe raakte u oorspronkelijk geïnteresseerd in 3D-printen?

3D-printen wordt nu veel gebruikt om veel verschillende soorten objecten te maken met een grote verscheidenheid aan materialen. Ik denk dat bijna iedereen tegenwoordig op de hoogte is van deze technologie. Zelfs als je 3D-printen niet gebruikt op je werk of in je dagelijks leven, worden er elke dag steeds meer objecten gemaakt door 3D-printen.

In mijn geval was de eerste 3D-printer die ik gebruikte een gesmolten deposition modeling (FDM) printer van Makerbot van de University College London (UCL) School of Pharmacy. De printer is oorspronkelijk gekocht om op maat gemaakte laboratoriumapparatuur en verbruiksartikelen voor onderzoek te vervaardigen, waardoor de kosten worden verlaagd.

Wat leidde tot het idee om 3D-printen te gebruiken om medicijnen te maken?

Een van de oprichters van FabRx, Prof. Simon Gaisford, leidt een onderzoeksgroep aan de UCL School of Pharmacy die zich richt op het gebruik van inkjetprinten om medicijnen te bereiden. Prof. Gaisford en zijn groep bereiden al vele jaren verschillende soorten inkjet-geprinte medicijnen, voornamelijk films voor orale en buccale toediening en pleisters voor plaatselijke toediening van geneesmiddelen. Inkjetprinten is een tweedimensionale printtechnologie (hetzelfde type printer dat iedereen thuis of op het werk heeft) waarvoor een substraat nodig is om op te printen, b.v. wafel of film. Het idee om zonder substraat te printen kwam vanzelf op; we wilden hele formuleringen zelf maken, en met 3D-printen kunnen hele 3D-geprinte tabletten (printlets) worden gemaakt, waarin elk medicijn is verwerkt zonder een substraat te gebruiken.

Wat waren de belangrijkste uitdagingen toen u deze technologie voor het eerst begon te verkennen?

De belangrijkste problemen waren dat de printers die we gebruikten niet ontworpen waren voor het printen van medicijnen. Ook waren de materialen die normaal bij 3D-printen worden gebruikt niet geschikt voor menselijke consumptie, omdat de meeste giftig waren. Vanaf het begin zagen we ook degradatie van de medicijnen tijdens het printproces en wat het proces ongeschikt maakt voor farmaceutische toepassingen.

Om deze problemen op te lossen, moesten we het gebruik van materialen van farmaceutische kwaliteit in de 3D-printers evalueren, en ook de printers aanpassen en aanpassen om met deze materialen te werken. Er is meer onderzoek nodig naar nieuwe materialen om de technologie te verbeteren, maar het huidige printen van 3D-medicijnen is er niet van afhankelijk. Op farmaceutisch gebied maken we al meer dan een eeuw tabletten door middel van compressie en de materialen en technologie die we nu gebruiken zijn niet dezelfde als die in het begin. We staan ​​aan het begin van een nieuwe fase, dus er is ruimte voor verbetering.

Van de verschillende printtechnologieën die u momenteel bij FabRx onderzoekt, hoe zou u hun respectievelijke voor-/nadelen omschrijven?

Bij FabRx hebben we specialistische ervaring in het gebruik van alle 3D-printtechnologieën die beschikbaar zijn in de farmacie, maar we richten ons vooral op fused deposition modeling (FDM), materiaalextrusie, selectieve lasersintering (SLS) en stereolithografie (SLA). Elke technologie heeft voor- en nadelen, maar de selectie van de technologie wordt gemaakt op basis van de kenmerken van de printlets die we willen vervaardigen, b.v. snel oplossende tabletten, tabletten met gecontroleerde afgifte, kauwtabletten, orodispergeerbare tabletten. Over het algemeen zijn printlets nieuwe geneesmiddelformuleringen die gepersonaliseerde dosis- en gecontroleerde geneesmiddelafgifteprofielen bereiken die kunnen worden aangepast aan de individuele behoeften van elk geneesmiddel en die niet gemakkelijk kunnen worden bereid door andere productiemethoden. Expertise in formuleringsontwikkeling en knowhow in 3DP-technologie en eigenschappen van hulpstoffen van geneesmiddelen zijn de belangrijkste vaardigheden voor de selectie van de beste 3D-printtechnologie voor elke toepassing. Over het algemeen wordt FDM-printen gezien als de meest veelbelovende technologie voor de bereiding van gepersonaliseerde medicijnen op het uitgiftepunt, b.v. ziekenhuizen of apotheken, maar het verkrijgen van een filament geladen met het medicijn dat wordt gebruikt als uitgangsmateriaal in FDM maakt het hele 3D-printproces een uitdaging.

Over welke recente ontwikkelingen op het gebied van materialen en technologie voor 3D-printen bent u momenteel het meest enthousiast?

3D-printsystemen evolueren zeer snel en de kosten dalen. Tegenwoordig biedt 3D-printen de mogelijkheid om een ​​gepersonaliseerd medicijnsysteem te creëren door geautomatiseerde controle over de medicijndosis en is het geschikt voor zowel lage als hoge medicijnconcentraties. Bovendien is het mogelijk om meerdere medicijnen in één printlet op te nemen om combinaties met een vaste dosis te maken. Selectie van de hulpstoffen of het ontwerp van de doseringsvorm betekent dat het tijdstip van afgifte en/of de afgiftekinetiek van elk geneesmiddel nauwkeurig kan worden afgestemd.

We hebben onlangs een paper gepubliceerd over het gebruik van SLS-printen in de farmacie . Voorafgaand aan deze publicatie werd het niet mogelijk geacht om een ​​op laser gebaseerd 3D-printsysteem te gebruiken om printlets te vervaardigen zonder degradatie van de medicijnen. We hebben echter bewezen dat dit nu mogelijk is.


Hoe ziet u het gebruik van 3D-printen voor geneesmiddelen in de nabije toekomst evolueren?

Terwijl er nieuwe geneesmiddelen worden ontwikkeld die een toenemende potentie en differentiële effecten hebben binnen populaties, is er behoefte aan nieuwe productiemethoden en nieuwe toeleveringsketens om het paradigma van gepersonaliseerde medicijnen te realiseren. Geneesmiddelen worden tegenwoordig meestal in grootschalige processen vervaardigd, wat het scala aan beschikbare dosissterkten beperkt. 3D-printen (3DP) heeft potentieel als productietechniek op het uitgiftepunt, maar de huidige technologie kan niet worden gebruikt om geneesmiddelen voor menselijk gebruik te vervaardigen. Naar onze mening zal de 3DP-technologie snel worden ontwikkeld, geoptimaliseerd en aangepast aan de farmaceutische productie. De technologie zal de fabricage van individuele tabletten volgens farmaceutische kwaliteitsnormen mogelijk maken en zal het mogelijk maken de dosis in elke tablet te verifiëren met in-situ analyse - de belangrijkste wettelijke vereiste voor een geneesmiddel dat moet worden afgeleverd.

In de in de nabije toekomst zullen apotheken voor sommige specifieke behandelingen 3D-printers hebben en medicijnen op maat voor patiënten ter plaatse afdrukken, maar ik kan me in de verre toekomst een scenario voorstellen waarin de huisarts het recept naar uw 3D-printer e-mailt thuis.

http://www.fabrx.co.uk/